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MICROWAVE PLASMA PROCESSING DEVICE commons meetings

Foreign code F180009472
File No. 2017000348
Posted date Sep 14, 2018
Country WIPO
International application number 2014JP072779
International publication number WO 2015030191
Date of international filing Aug 29, 2014
Date of international publication Mar 5, 2015
Priority data
  • P2013-179286 (Aug 30, 2013) JP
Title MICROWAVE PLASMA PROCESSING DEVICE commons meetings
Abstract The purpose of the present invention is to provide a microwave excitation plasma processing device that can produce, under intermediate pressure and high pressure, a plasma jet that is highly uniform, highly dense, low in temperature, and wide. In the present invention, a microwave plasma processing device is characterized by comprising the following: a dielectric substrate; a tapered section provided at one end of the dielectric substrate and having a shape formed so that the thickness of the dielectric substrate becomes gradually smaller; a micro-strip line; an earth conductor; a microwave input section; a gas input opening for inputting gas into the dielectric substrate; a plasma generation section; a gas flow widening section that is provided in the dielectric substrate in order to supply a wide gas flow having a uniform speed to the plasma generation section, and that is formed so that the gas flow width becomes wider as the gas flow advances; a gas flow path for supplying gas to the gas flow widening section; and a nozzle for spraying the plasma.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
In recent years, many techniques such as material development and production is essential in the field of plasma processing techniques are. While maintaining a high non-thermal equilibrium plasma, high density low temperature to produce radicals can be widely used to dry processing techniques.
In addition, conventionally, from the intermediate pressure (1torr - 100torr) under a pressure between atmospheric pressure as one of the source in the plasma, the plasma jet used. The plasma jet is blown from the nozzle of the plasma device since, on the processing target substrate such as a wafer, using a plasma CVD (chemical vapor deposition), etching, ashing (resist ashing), and so forth for the plasma nitriding, are useful.
The current, in order to generate a plasma jet, a method of using DC arc discharge or direct-current pulse discharge is well known. However, DC arc discharge method using the pulse discharge current or direct current, electrode is subject to degradation and can be, of the reactive gas cannot be used, has various problems such as an.
In addition, a method of using a dielectric barrier discharge is well known. However, the method using a dielectric barrier discharge, filament-like discharge occurs, the radical can not generate the high density, has various problems such as an.
In addition, a plasma jet generating device electrodeless method also known. For example, a high frequency of VHF band (30-300MHz) using an inductively coupled thermal plasma generating apparatus has been proposed (see Patent Document 1). However, the apparatus for generating a plasma jet has been proposed in the impedance matching is complicated, large-scale structural problem cannot, because of the use of a high voltage circuit and a manufacturing apparatus and operational problems in a variety has a limit.
On the other hand, the microwave discharge plasma jet is generated using the following advantages. (1) And a microwave power supply is low. (2) And electrodeless operation is possible, to maintain a long service life. (3) Can be a simple element impedance matching. (4) Microwave and the plasma coupling efficiency. (5) The loss radiate to the outside, at a necessary power can be concentrated. (6) In a wide pressure range including stable atmospheric pressure generated by the high-density plasma.
However, conventional micro-wave power microwave plasma generating apparatus using a metal tube as a transmission line and using a waveguide, a microwave transmission circuit can be large and costly structure or a low-power operation at difficult, has such a problem.
Recently, instead of the conventional waveguide tube, a microwave transmission line-power using a micro-strip line in a method of making a plasma jet generating apparatus has been proposed (Patent Document 2 and see non-patent document 1).
19 Conventional micro strip line using Fig. to generate a plasma jet according to the schematic of the apparatus. The apparatus, microwave input unit 31, a taper structure at one end of the gas flow path and the inside of the dielectric substrate 1 is provided, the microstrip line 11 for transmission of microwave power, cover one surface of the dielectric substrate is configured in the grounding conductor 12.
Gas, 21 input from the two gas input port 22 through the gas flow path, and the tapered portion 14 to the grounding conductor 12 in between the microstrip line 11 join together, 10 mm of the width of the nozzle 24 of the dielectric substrate 1 from the blown out to the outside.
In a conventional apparatus, the nozzle 24 of 10 mm width having a uniform flow rate in order to form a gas stream, to either side of the dielectric substrate 1 is provided to the gas input port 21, the flow of gas through the oblique gas flow path 22 is supplied.
Microwave power (2.45GHz), 31 connect through coaxial microwave introduced into the dielectric substrate of 1, 12 and between the microstrip line 11 propagates through the grounding conductor, concentrated at the nozzle 24. Thus, plasma is generated, 1 from the nozzle 24 together with a gas flow blown out to the outside of the dielectric substrate.
On the other hand, in order to increase the productivity in plasma processes, a large area having a width that plasma processing can be a wide plasma jet is a strong demand for the development of are. The plasma generating apparatus using a micro-strip line structure, a micro-strip line by the scale of the array so that it is possible, for the future is expected.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲
[請求項1]
 誘電体基板と、
 前記誘電体基板の一方の端部に設けられた該誘電体基板の厚みが徐々に小さくなる形状のテーパー部と、
 前記誘電体基板の表面と裏面とのうちのいずれかの面である第1の面の一方の端部から他方の端部に渡って設けられたマイクロストリップ線路と、
 前記誘電体基板の前記第1の面の反対側の面である第2の面の一方の端部から他方の端部に渡って設けられたアース導体と、
 前記誘電体基板の一方の端部において、前記マイクロストリップ線路と前記アース導体との間にマイクロ波を入力するためのマイクロ波入力部と、
 前記誘電体基板内にガスを入力するためのガス入力口と、
 前記マイクロ波入力部から入力されたマイクロ波によりプラズマを発生させるための空間であり、かつ、前記テーパー部の前記誘電体基板内に設けられた空間であるプラズマ発生部と、
 前記プラズマ発生部に一様な流速を持つ広幅のガス流を供給するために前記誘電体基板内部に設けられた、ガス流が進行するに従ってガス流幅が広くなるように形成されたガス流広幅化部と、
 前記ガス入力口から入力されるガスを前記ガス流広幅化部に供給するためのガス流路と、
 前記プラズマ発生部に供給されるガスとマイクロ波により発生するプラズマを吐出させるためのノズルと、 
を備えることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
[請求項2]
 誘電体基板と、
 前記誘電体基板の一方の端部に設けられた該誘電体基板の厚みが徐々に小さくなる形状のテーパー部と、
 前記誘電体基板の表面と裏面とのうちのいずれかの面である第1の面の一方の端部から他方の端部に渡って設けられたマイクロストリップ線路と、
 前記誘電体基板の前記第1の面の反対側の面である第2の面の一方の端部から他方の端部に渡って設けられたアース導体と、
前記誘電体基板の一方の端部において、前記マイクロストリップ線路と前記アース導体との間にマイクロ波を入力するためのマイクロ波入力部と、
 前記テーパー部において、前記アース導体の端と前記マイクロストリップ線路の端とに挟まれた空間であり、前記誘電体基板の前記第2の面に形成されるマイクロ波集中の隙間と、
 前記アース導体と接して、前記マイクロ波集中の隙間に一様な流速の広幅のガス流を供給するために設けられる、ガス流が進行するに従ってガス流幅が広くなるように形成されたガス流広幅化部を有するガス供給板と、
 前記ガス供給板内にガスを入力するためのガス入力口と、
 前記ガス供給板において、前記ガス入力口から入力されるガスを前記ガス流広幅化部に供給するためのガス流路と、
 前記ガス流広幅化部から供給されるガスから、前記マイクロ波集中の隙間から放射するマイクロ波によりプラズマを発生させるための、前記ガス供給板に形成された、前記マイクロ波集中の隙間と面する空間であるプラズマ発生部と、
 前記プラズマ発生部に供給するガスからマイクロ波により生成されるプラズマを吐出させるためのノズルと、
を備えることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
[請求項3]
 前記ガス流広幅化部が、前記ノズルの長軸方向に沿って、一定の間隔で設けられている複数の突起状の障害物、又は柱が形成された部分であるガスシャワー部を備えている請求項1または2に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
[請求項4]
 前記マイクロストリップ線路は、
 一方の端部に設けられた一つの入力端と、
 前記入力端から入力されたマイクロ波を分岐する分岐部と、
 前記分岐部から分かれた複数のラインと、
 前記複数のラインに対応する他方の端部に設けられた複数の出力端と、
を備え、
 前記他方の端部の幅を徐々に狭くすることで、インピーダンスを高め、前記プラズマ発生部におけるマイクロ波電界が強くなるようにした請求項1から3のいずれか1項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
[請求項5]
 前記ガス流広幅化部は、
 一方の端部に設けられた一つの入力端と、
 前記ガス流路から入力されるガス流を分岐する分岐部と、
 前記分岐部から分かれ、ガス流が進行するにつれてガス流の幅が広がるように、幅が徐々に広がるように形成された複数のラインと、
 前記複数のラインから流れるガス流が一つに合流する長軸形状の空間と、
 を備えた、請求項1から4のいずれか1項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
[請求項6]
 請求項1から5のいずれか1項に記載のマイクロ波プラズマ装置を、前記誘電体基板と前記アース導体を共用して、横に並べることで、長い長軸のプラズマを発生させるように構成したマイクロ波プラズマ処理装置。
[請求項7]
 請求項1から6のいずれかに1項記載のマイクロ波プラズマ装置を、希ガス、又は反応性ガス、又は希ガスと反応性ガスの混合ガスを供給し、
 低気圧又は中間気圧又は高気圧においてプラズマを発生させるようにしたマイクロ波プラズマ処理装置。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • NATIONAL INSTITUTE OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • Inventor
  • KIM Jaeho
  • SAKAKITA Hajime
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LT LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
Reference ( R and D project ) Innovative Plasma Processing Group, AIST

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